2. Основні поняття гідро- та пневмопривода.

В існуючих і проектуємих видах харчового обладнання широко застосовують пневмо- і гідравлічні системи, пневмо-і гідроприводи. Широке поширення пневмо- і гідроприводу пояснюється цілим рядом переваг в порівнянні з іншими типами приводів:

1. простота запобігання приводного двигуна і виконавчих органів машин від перевантажень;

2. широкий діапазон безступінчастого регулювання швидкості вихідного елементу, що дозволяє здійснювати раціональний режим роботи виконавчих органів машин;

3. простота реверсування без необхідності зміни напрямку обертання приводного двигуна, а також можливість отримання плавного руху і частих швидких перемикань на ходу машини;

4. простота перетворення одного виду руху в інший і незалежність розташування гідравлічних пристроїв в просторі, що створює зручності в загальному компонуванні машин;

5. простота управління, що сприяє застосуванню систем автоматичного, програмного та дистанційного управління.

Гідро- і пневмоприводом називають сукупність пристроїв, які призначені для приведення в рух механізмів і машин за допомогою гідравлічної та пневматичної енергії, тобто енергії краплинної рідини і стисненого газу.

Пневматичні системи управління та пневмоприводи поряд з електричними та гідравлічними є одним з найбільш ефективних засобів автоматизації та механізації виробничих процесів. Переваги особливо проявляються при механізації та автоматизації операцій, які найбільш часто зустрічаються: затиску деталей, їх фіксації, збирання, транспортування, пакування тощо. Застосування пневматики дозволяє виключити або звести до мінімуму участь людини у важких і монотонних роботах.

В загальному вигляді будь гідропривід можна представити у вигляді схеми (Рис.1).

Р ис. 1 Загальна схема гідроприводу

Ця схема спрощено показує основні елементи, що входять до складу гідроприводу, їх взаємозв'язок, призначення і вихідні робочі параметри. Основою гідроприводу є гідропередача, до складу якої входять: 1 - вхідна гідравлічна машина - насос, 2 - вихідна гідравлічна машина - гідродвигун, 3 - гідролінії.

Між приводним двигуном і насосом може бути розміщена вхідна механічна передача (редуктор) для зміни частоти обертання Р_дв, яка отримана від вихідного вала приводного двигуна. Але частіше насос і приводний двигун з'єднують за допомогою муфти. Вихідну механічну передачу часто застосовують для зміни виду руху або напрямку руху, який здійснює гідродвигун.

Гідропривід здійснює передачу енергії з подвійною її трансформацією: спочатку механічна енергія, яка отримана від приводного двигуна, перетворюється в насосі в енергію потоку робочої рідини, потім в гідродвигуні відбувається зворотна трансформація: енергія робочої рідини перетворюється в механічну енергію на вихідному елементі гідродвигуна.

Така трансформація веде до неминучих втрат частини енергії. Ефективність роботи приводу з точки зору корисного використання енергії можна оцінити кількісно за величиною к.к.д. Сучасні технічні рішення дозволяють створювати гідроприводи, які не поступаються за к.к.д. електроприводам в області середніх і великих потужностей, незважаючи на втрати енергії в процесі трансформації.

В загальному випадку вхідний вал насоса обертається з частотою n1, а створюваний ним потік робочої рідини характеризується величиною видатку Q і тиском P.

На вихідному валі гідродвигуна основними є параметри руху: швидкісний і силовий. Для зворотно-поступального руху: лінійна швидкістьV₂, і зусилля F₂, а для обертального: частота обертання n₂ і обертальний момент M₂.

У розглянутій схемі (Рис.1) робоча рідина подається в гідродвигун насосом, а тому такий гідропривід називають насосним (Рис.2 а). Якщо робоча рідина подається в гідродвигун з магістралі або гідроакумулятора, то такий гідропривід називають відповідно магістральним (Рис. 2 б) і акумуляторним (Рис. 2 в). Під гідромагістраллю розуміють трубопровід, по якому робоча рідина подається від окремої насосної станції, яка обслуговує декілька гідроприводів. Пневмогідроакумулятори АК живляться від зовнішнього джерела. Гідромагістралі і пневмогідроакумулятори до складу гідроприводів не входять.

Рис. 2 Схеми гідроприводів:

а) насосний; б) пневмогідроакумуляторний; в) магістральний.

Структурні схеми пневмоприводу та гідроприводу аналогічні - змінюється лише носій енергії, а тому роль насоса виконує компресор - машина, яка подає газ при ступені підвищення тиску більше трьох, а замість гідродвигуна використовується пневмодвигуни. В пневмоприводі роль пневмогідроакумулятора виконує повітрозбірник (ресивер).

Пневмопривод, як і гідропривід, буває магістральний, акумуляторний та компресорний.

Гідропередача є основою гідроприводу і призначена для передачі механічної енергії від приводного двигуна до навантаження у вигляді рідини. Гідропередача складається з двох гідравлічних машин: насоса і гідродвигуна, які з'єднані гідромагістраллю (гідролінією), яка призначена для проходження рідини в процесі роботи гідроприводу.

Пристрої управління призначені для управління енергією потоку рідини, тобто режимом роботи та робочими параметрами гідроприводу, і з'єднані з гідропередачею допоміжною гідролінією, по якій проходить робоча рідина в процесі управління гідроприводом. До пристроїв управління відносяться розподільники, регулятори видатку і тиску, гідропідсилювачі тощо.

Надійна робота гідроприводу забезпечується за умови, що в гідросистемі підтримується необхідна якість робочої рідини. Для цього служать пристрої кондиціонування рідини: фільтруючі пристрої (фільтри), які очищають робочу рідину від механічних забруднень; пристрої регулювання і підтримки температури рідини (теплообмінники, нагрівальний елемент, терморегулятори). Всі вони відносяться до групи допоміжних пристроїв. У цю ж групу входять і пристрої для зберігання та пересування робочої рідини: гідробаки, трубопроводи, ущільнення та з'єднувальні елементи.

Гідроприводи,які застосовуються в техніці поділяють на динамічні та об'ємні. Якщо до складу гідроприводу входять гідродинамічні гідродвигуни, то такий привід називають гідродинамічним. В динамічних гідродвигунах механічний рух вихідного елементу створюється за рахунок використання в основному кінетичної енергії потоку робочої рідини. Прикладом такого двигуна може служити турбіна, на лопаті якої направляється струмінь рідини під тиском. Динамічні гідродвигуни застосовують в приводах великої потужності, таких як трансмісії автомобілів, тепловозів тощо.

Якщо до складу гідроприводу входить один або декілька об'ємних гідродвигунів, то такий привід називають об'ємним. В об'ємному гідроприводі енергія від одного елементу до іншого передається за рахунок гідростатичного тиску при відносно малому значенні кінетичної енергії і геометричного напору. Принцип дії об'ємного гідроприводу заснований на високому модулі пружності рідини і законі Паскаля. У харчовому обладнанні в основному застосовують об'ємні гідроприводи.

Насоси в даний час є найпоширенішим видом машин.

За принципом дії насоси підрозділяються на:

а) відцентрові, у яких перекачування і створення напору відбуваються внаслідок відцентрових сил, які виникають при обертанні робочого колеса;

б) осьові (пропелерні) насоси, робочим органом у яких служить лопатеве колесо пропелерного типу. Рідина у цих насосах переміщується вздовж осі обертання колеса;

в) поршневі насоси, в яких рідина переміщується при зворотно-поступальному русі поршня або качалки. До цієї групи можна віднести найпростіший вид поршневих насосів - діафрагмові насоси, у яких робочим органом служить гумова або шкіряна діафрагма, яка здійснює зворотно-поступальні рухи;

г) тарани, що працюють за рахунок енергії гідравлічного удару;

д) струменеві насоси, в яких переміщення рідини здійснюється за рахунок енергії потоку допоміжної рідини, пари або газу;

е) ерліфти (повітряні водопідйомники), в яких робочим тілом є стиснене повітря.